高定向热解石墨(HOPG)单晶片
高定向热解石墨(highly oriented pyrolytic graphite, HOPG)是一种结晶构造良好、择优取向性极强、石墨化程度很高的“晶体”石墨。
其制备原理是选用质量优良的细锥结构热解石墨(pyrolytic graphite,PG)为基本原料,经过多道特殊工艺处理,再利用高温热压设备经高温高压处理后制得。
在这种高温高压状态下,PG的晶粒结构很快地发生转化,碳原子层间的排列变得更为有序,原有的“乱层堆积”结构转变为晶粒择优取向性极强的排列形式,形成近似于理想石墨结构的“准晶体”。
高定向热解石墨因其具有良好的碳原子结构,在科研、仪器制造、工业生产中作为标准样品、关键部件等得到了广泛应用,目前其主要应用包括X射线单色器、中子滤波器和单色器、石墨基本性能研究、大尺寸石墨层间化合物基本研究等。
镶嵌度Mosaic Spread,△δ,用来描述热解石墨多晶体晶粒(002)面沿沉积面排列分布的情况,△δ 越小,则多晶体越接近单晶,镶嵌度是表示多晶石墨中微晶沿c轴取向性(择优取向)程度的指标。
在片(膜、薄片)状多晶石墨中,在(002)X射线衍射线显示峰的位置将副斜杆(counter)(2θ轴)固定,仅旋转试样(θ轴)时,所得强度函数(与002衍射线峰强度的试样方位角有关的曲线)的半宽值。
该值通常由反射法测定。
在高定向性石墨中,因碳六角网面大致平行于试样的平面取向,镶嵌度为数度以下,用反射法在θ=13.3°附近,强度成为最大。
例如,在高定向热解石墨(HOPG)商品中,MS=0.3°左右,这表明垂直于HOPG表面方向的微晶c轴偏移在±0.6°以内。
在镶嵌度测定中,X射线照射面积随试样(θ轴)的旋转变化,故取向函数不一定正确,但得到的MS值若在数度以内,作为c轴取向性指标,有重要意义。
HOPG 主要指标 | |
密度 | 2.250 ~ 2.266 g/cm3 |
层面间距 | 0.3344 ~ 0.3359 nm |
镶嵌度 | 0.2 ~ 5.0° FWHM |
热导率 | 1400 ~ 1800 W/m·k(∥) 8W/m·k(⊥) |
热膨胀系数 | 20×10-6 (⊥) |
电阻率 | 3.5 ~ 4.5×10-5 Ω/cm (∥) |
镶嵌度 | A级:0.5° ± 0.1° B级:0.8°±0.2° C级:3~ 5° |
尺寸 | 10 x 10 x 1.0 mm |